Lưu lượng kế khối lượng CO2

Những thách thức trong việc đo lưu lượng thể tích CO2

Hầu hết các lưu lượng kế CO2 thông dụng hiện nay đều được thiết kế để đo lưu lượng khí thể tích. Tuy nhiên, do thể tích khí CO2 bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất và các thông số khác, bất kỳ thay đổi nào trong các điều kiện này đều yêu cầu lưu lượng thể tích đo được phải được điều chỉnh về giá trị tương ứng trong các điều kiện tiêu chuẩn hoặc đã được thỏa thuận. Trên thực tế, sự biến động thường xuyên về nhiệt độ và áp suất khiến việc thực hiện các phép chuyển đổi này một cách kịp thời trở nên khó khăn, và đôi khi là không thể. Do đó, việc sử dụng lưu lượng kế khối lượng để đo khí CO2 ngày càng được ưa chuộng.

Tầm quan trọng của đồng hồ đo lưu lượng CO2 trong sản xuất công nghiệp

Trong sản xuất công nghiệp, lưu lượng kế CO2 đóng vai trò thiết yếu trong việc kiểm soát chất lượng sản phẩm, xác định tỷ lệ pha trộn các nguyên liệu khác nhau trong quá trình sản xuất, hạch toán chi phí và cho phép tự động điều chỉnh quy trình sản xuất. Khi công nghệ sản xuất công nghiệp phát triển và tự động hóa quy trình ngày càng tăng, tầm quan trọng của việc đo lưu lượng CO2 ngày càng tăng.

Mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích và lưu lượng khối lượng

Mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích qv và lưu lượng khối lượng qmis được đưa ra bởi:

(1-1)

hoặc

(1-2)

Ở đâu:

• ρ là khối lượng riêng của chất lỏng được đo, tính bằng kg/m³;
• A là diện tích mặt cắt ngang của dòng chảy (thường là mặt cắt ngang của đường ống), tính bằng m²;
• V là vận tốc dòng chảy trung bình tại phần A, tính bằng m/s.

Đồng hồ đo lưu lượng khối gián tiếp và những hạn chế của chúng

Lưu lượng kế khối lượng CO2 có thể được phân loại thành hai loại: gián tiếp (hoặc đạo hàm) và trực tiếp. Lưu lượng kế khối lượng gián tiếp trước tiên đo lưu lượng thể tích CO2 và sau đó nhân với mật độ của chất lỏng, đạt được thông qua máy đo mật độ và bộ nhân. Do những hạn chế về cấu trúc và thành phần của chúng, máy đo mật độ không thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, và do đó dựa vào giá trị mật độ cố định để tính toán lưu lượng khối lượng. Tuy nhiên, vì mật độ chất lỏng thay đổi theo áp suất và nhiệt độ, việc sử dụng giá trị mật độ cố định trong các điều kiện thay đổi sẽ dẫn đến sai số đo lưu lượng khối lượng đáng kể, đòi hỏi phải bù tham số. Điều này dẫn đến sự phát triển của lưu lượng kế bù nhiệt độ và áp suất, phát hiện nhiệt độ và áp suất của chất lỏng và tự động chuyển đổi chúng thành giá trị mật độ tương ứng bằng mô hình toán học. Tích của giá trị mật độ này và lưu lượng thể tích cung cấp phép đo lưu lượng khối lượng. Do đó, loại đồng hồ này được gọi là lưu lượng kế khối lượng bù nhiệt độ và áp suất và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng trực tiếp: Đo chính xác mà không cần bù tham số

Mặt khác, lưu lượng kế khối lượng trực tiếp đo các đại lượng liên quan trực tiếp đến lưu lượng khối lượng, đảm bảo tín hiệu đầu ra biểu thị lưu lượng khối lượng không phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và các thông số khác của môi trường. Phương pháp này giải quyết sự phức tạp và thiếu chính xác liên quan đến các giả định tuyến tính giữa mật độ, nhiệt độ và áp suất trong các điều kiện khác nhau, cũng như bản chất cồng kềnh của việc bù nhiệt độ và áp suất.

Các loại máy đo lưu lượng khối lượng trực tiếp để đo CO2

Lưu lượng kế khối lượng trực tiếp phát hiện lưu lượng khối lượng trực tiếp thông qua các bộ phận đo lường. Có nhiều loại lưu lượng kế khối lượng trực tiếp, bao gồm lưu lượng động lượng và mô men động lượng, lưu lượng quán tính, lưu lượng kế khối lượng Coriolis, lưu lượng kế chênh lệch áp suất, lưu lượng kế rung động và lưu lượng kế khối lượng nhiệt.

Lưu lượng kế khối lượng nhiệt để đo lưu lượng khí CO2

Đồng hồ đo lưu lượng nhiệt hoạt động như thế nào đối với CO2?

Lưu lượng kế khối lượng nhiệt , một loại lưu lượng kế khối lượng trực tiếp, đã có sự phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Nguyên lý hoạt động cơ bản của nó bao gồm việc sử dụng nguồn nhiệt bên ngoài để làm nóng CO2 đang được đo và sau đó phát hiện những thay đổi trong trường nhiệt độ do dòng CO2 gây ra để xác định lưu lượng khối lượng CO2. Sự thay đổi trong trường nhiệt độ này được biểu thị bằng chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu thượng lưu và hạ lưu của bộ gia nhiệt. Mối quan hệ giữa lưu lượng khối lượng qm của chất lỏng và chênh lệch nhiệt độ qua bộ gia nhiệt được biểu thị bằng:

(1-3)

Ở đâu:

• P là công suất của lò sưởi,
• J là nhiệt lượng tương đương,
• Cp là nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi của chất lỏng,
• Δt là chênh lệch nhiệt độ giữa đầu trước và đầu sau của bộ gia nhiệt.

Từ phương trình này, có thể thấy rằng trong phương pháp công suất không đổi, chênh lệch nhiệt độ Δt tỷ lệ nghịch với lưu lượng khối lượng CO2 qm . Bằng cách đo chênh lệch nhiệt độ Δt , lưu lượng khối lượng qm có thể được xác định. Ngược lại, trong phương pháp chênh lệch nhiệt độ không đổi, công suất đầu vào của bộ gia nhiệt P tỷ lệ thuận với lưu lượng khối lượng qm . Bằng cách đo công suất đầu vào của bộ gia nhiệt P , có thể thu được giá trị qm . Phương pháp chênh lệch nhiệt độ không đổi thường được ưa chuộng trong thực tế do mối quan hệ đơn giản hơn và quy trình đo dễ dàng hơn; lưu lượng khối lượng CO2 qm có thể được xác định trực tiếp bằng cách đọc công suất P từ công tơ điện, khiến phương pháp này được sử dụng rộng rãi.

Ưu điểm của việc sử dụng lưu lượng kế nhiệt để đo lưu lượng khối lượng CO2

√ Có thể đo trực tiếp lưu lượng khí CO2, có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình kiểm soát lượng khí đầu vào và quy trình sản xuất.
√ Cảm biến lưu lượng khí nhiệt không có bộ phận chuyển động khi đo lưu lượng khí nên không có hiện tượng hao mòn cơ học và bảo trì.
√ Có thể đo lưu lượng CO2 tức thời và tốc độ phản hồi nhanh.
√ Phạm vi đo rộng: Tỷ lệ giữa lưu lượng dòng chảy tối đa và phạm vi đo tối thiểu có thể đạt tới 100:1, có phạm vi đo rất rộng so với lưu lượng kế tuabin khí và lưu lượng kế xoáy khí.
√ Có lưu lượng kế khí nội tuyến hoặc lưu lượng kế khí nhiệt lắp ngoài, có thể được sử dụng để đo lưu lượng CO2 của khí đường ống lớn.

Lưu lượng kế Coriolis để đo CO2

Cách thức hoạt động của lưu lượng kế khối lượng Coriolis để đo lưu lượng khối lượng CO2.

Lưu lượng kế khối lượng Coriolis phản ánh kích thước của lưu lượng khối lượng bằng cách đo sự thay đổi của lực Coriolis. Cái gọi là lực Coriolis đề cập đến thực tế rằng, đối với một vật thể trong hệ quy chiếu quay với vận tốc góc không đổi, ngoài lực ly tâm quán tính, cần phải thêm một lực quán tính khác vào người quan sát trong hệ quy chiếu quay để sử dụng định luật thứ hai của Newton để mô tả trạng thái chuyển động của vật thể. Lực này là lực Coriolis, hay gọi tắt là lực Coriolis. Ví dụ, nếu một đĩa được sử dụng làm hệ quy chiếu quay và đĩa quay quanh trục trung tâm với vận tốc góc là , thì vật thể được coi là chuyển động theo đường thẳng không đổi so với đĩa dọc theo bán kính của đĩa với tốc độ từ tâm quay. Ngoài lực ly tâm quán tính, vật thể cũng chịu tác động của lực Coriolis. Độ lớn của lực Coriolis được xác định bởi vận tốc góc của đĩa và vận tốc hướng tâm của vật thể. Giả sử lực Coriolis được biểu diễn bằng f, biểu thức của nó là:

(1-4)

Trong công thức:

m—khối lượng của vật chuyển động
v- Tốc độ của một vật trong hệ quy chiếu quay
`w- Tốc độ góc của hệ quy chiếu quay.

Theo phương trình, sự tồn tại của lực Coriolis phụ thuộc vào sự hiện diện đồng thời của vận tốc hướng tâm và vận tốc góc; nếu một trong hai vận tốc bằng 0 thì sẽ không tạo ra lực Coriolis.

Từ phương trình (1-4), rõ ràng là khi vận tốc góc quay không đổi, lực Coriolis fc tỷ lệ thuận với CO2 của khối lượng và vận tốc của vật thể. Nguyên lý này hình thành cơ sở lý thuyết cơ bản để sử dụng lực Coriolis để đo lưu lượng khối lượng. Trong phép đo lưu lượng, CO2 được đo được cho chảy qua một ống di động, ống này quay với một vận tốc góc nhất định, do đó đạt được sự tồn tại đồng thời của vận tốc dòng chảy và vận tốc góc. Ống di động này được gọi là ống đo lưu lượng. Ống đo có thể đạt được các điều kiện cần thiết bằng cách quay hoặc rung theo chu kỳ. Khi chất lỏng chảy qua ống đo, nó chịu tác động của hiệu ứng Coriolis do sự thay đổi chu kỳ của vận tốc góc, mặc dù có cấu trúc tương đối đơn giản.

Tính năng của lưu lượng kế CO2

↗ Được thiết kế cho các kích thước lưu lượng khí từ lưu lượng kế CO2 siêu nhỏ DN1.5 đến DN200 (8 inch)
↗ Đo trực tiếp lưu lượng khí khối lượng đối với khí có mật độ cao
↗ Được trang bị màn hình điện tử, 4-20mA, RS485 và các tùy chọn điều khiển hàng loạt
↗ Độ chính xác cao trong việc đo lưu lượng khí
↗ Lý tưởng cho các ứng dụng dòng khí áp suất cao như giám sát dòng khí CO2 hoặc LPG
↗ Cũng có thể đo lưu lượng khối CO2 ở nhiệt độ cực thấp
↗ Đọc kỹ thuật số lưu lượng khí theo kilôgam trên giây (kg/s) hoặc kg/h, t/h, đơn vị lưu lượng khối lượng

Lưu lượng kế Coriolis để đo lưu lượng CO2 đông lạnh

Lưu lượng kế Coriolis rất hiệu quả trong việc đo CO2 ở nhiệt độ cực thấp , đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu đo lưu lượng khối chính xác ở nhiệt độ cực thấp. Các lưu lượng kế này sử dụng hiệu ứng Coriolis, trong đó lưu lượng khối của chất lỏng được xác định bằng cách đo lực Coriolis cảm ứng khi CO2 chảy qua các ống rung. Ưu điểm chính của việc sử dụng lưu lượng kế Coriolis cho CO2 ở nhiệt độ cực thấp nằm ở khả năng đo khối lượng trực tiếp, duy trì độ chính xác cao ngay cả ở nhiệt độ cực thấp. Ngoài ra, chúng còn có độ lặp lại và độ tin cậy tuyệt vời mà không cần bộ nắn dòng hoặc bù nhiệt. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như lưu trữ, vận chuyển ở nhiệt độ cực thấp và định lượng chính xác trong các quy trình công nghiệp, nơi việc duy trì CO2 ở trạng thái siêu tới hạn hoặc trạng thái lỏng là rất quan trọng.

Lưu lượng kế khối lượng CO2 siêu nhỏ

Chúng tôi cũng cung cấp đồng hồ đo lưu lượng khối lượng nhỏ cho CO2, chủ yếu bao gồm đồng hồ đo lưu lượng khí nhiệt và đồng hồ đo lưu lượng Coriolis.

Đồng hồ đo lưu lượng khí nhiệt/Bộ điều khiển lưu lượng

Đồng hồ đo nhiệt/ bộ điều khiển lưu lượng được thiết kế để đo lưu lượng cực thấp với độ chính xác cao. Lưu lượng tối thiểu mà chúng tôi có thể phát hiện chỉ từ 2 ml/phút, nhưng vẫn duy trì độ chính xác cao ± 1% FS. Chúng hoạt động bằng cách phát hiện những thay đổi nhiệt độ khi CO2 đi qua cảm biến được gia nhiệt. Ưu điểm của chúng bao gồm độ nhạy cao với lưu lượng thấp, không có bộ phận chuyển động (nghĩa là bảo trì tối thiểu) và thời gian phản hồi nhanh. Những đồng hồ đo này lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi kiểm soát chính xác lượng khí nhỏ, chẳng hạn như trong nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, thiết bị y tế và giám sát môi trường.

Đồng hồ đo lưu lượng vi mô Coriolis ,

Mặt khác, đo trực tiếp lưu lượng khối bằng cách phát hiện lực Coriolis sinh ra khi CO2 chảy qua các ống rung. Các đồng hồ đo này cung cấp các phép đo lưu lượng khối có độ chính xác và độ tin cậy cao, không phụ thuộc vào sự thay đổi áp suất và nhiệt độ. Chúng đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, chẳng hạn như trong sản xuất dược phẩm, chế biến hóa chất và công nghiệp thực phẩm và đồ uống. Cả hai loại đồng hồ đo đều thiết yếu trong các quy trình đòi hỏi việc đo lưu lượng khối CO2 chính xác, mỗi loại đều có những ưu điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng.